• Journal of electromagnetic engineering and science
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• 제16권3호
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• pp.169-181
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• 2016

This work presents a new method for enhancing the performance of a dual band Planer Inverted-F Antenna (PIFA) and its lumped equivalent circuit formulation. The performance of a PIFA in terms of return loss, bandwidth, gain, and efficiency is improved with the addition of the proposed open stub in the radiating element of the PIFA without disturbing the operating resonance frequencies of the antenna. In specific cases, various simulated and fabricated PIFA models illustrate that the return loss, bandwidth, gain, and efficiency values of antennas with longer optimum open stub lengths can be enhanced up to 4.6 dB, 17%, 1.8 dBi, and 12.4% respectively, when compared with models that do not have open stubs. The proposed open stub is small and does not interfere with the surrounding active modules; therefore, this method is extremely attractive from a practical implementation point of view. The second presented work is a simple procedure for the development of a lumped equivalent circuit model of a dual band PIFA using the rational approximation of its frequency domain response. In this method, the PIFA's measured frequency response is approximated to a rational function using a vector fitting technique and then electrical circuit parameters are extracted from it. The measured results show good agreement with the electrical circuit results. A correlation study between circuit elements and physical open stub lengths in various antenna models is also discussed in detail; this information could be useful for the enhancement of the performance of a PIFA as well as for its systematic design. The computed radiated power obtained using the electrical model is in agreement with the radiated power results obtained through the full wave electromagnetic simulations of the antenna models. The presented approach offers the advantage of saving computation time for full wave EM simulations. In addition, the electrical circuit depicting almost perfect characteristics for return loss and radiated power can be shared with antenna users without sharing the actual antenna structure in cases involving confidentiality limitations.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권6호
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• pp.85-89
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• 2017

본 논문에서는 요즘 많은 관심이 대두되고 있는 무선전력전송에 사용하는 렉테나를 소형화시키기 위해 대역저지필터(BSF)를 포함시켜 고조파를 억제시킨 IoT 센서용 소형 마이크로스트립 패치 안테나를 제안한다. 재 방사 될 수 있는 고조파 성분을 억압하기 위하여 대역저지필터 역할을 하는 U-slot을 안테나의 그라운드 면에 삽입시킴으로써 안테나의 크기를 그대로 유지하면서도 고조파를 제거할 수 있는 마이크로스트립 패치 안테나를 제안하였다. 제안한 안테나를 제작하여 측정해본 결과 BSF를 포함하지 않은 기준 안테나의 제 2고조파(4.6GHz)의 S11이 -5.61dB이었고, BSF를 포함한 안테나의 S11은 -0.338dB로 줄어들었으며, 방사효율도 29.76%에서 1.5%로 확연히 억제되었다. 또한 최대이득은 BSF를 포함하지 않은 안테나의 경우 2.89dBi에서 BSF를 포함한 안테나의 경우 -12dBi로 줄어드는 것을 확인하였다. 반면 기본주파수(2.45GHz)에서는 S11값이 -18dB 에서 -15dB로 줄어들었고, 효율도 68.2%에서 60%로 약간 줄어드는 것을 확인할 수 있었다. 본 논문에서 제안한 대역저지 필터를 결합한 마이크로스트립 안테나를 렉테나에 응용할 경우, 고조파 차단 필터가 차지하는 많은 면적을 줄이면서도, 렉테나의 성능을 저하시키는 고조파 성분도 효과적으로 제거할 수 있을 것이라 사료된다.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제16권2호
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• pp.171-179
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• 2017

본 논문에서는 비행체 탑재용으로 안테나의 소영화를 위해 GPS용 적층형 폴디드 마이크로스트립 패치 안테나를 제안하였다. 기존의 소형화된 마이크로스트립 패치 안테나는 고비 유전율의 유전체를 이용한 소형화로 유전체 손실에 의해 대역폭이 작아지고 효율저하가 발생하게 된다. 제안된 안테나는 기존의 단점을 보완하는 소형화를 위해 먼저 Rogers사 TMM 10i(비유전율=9.8, 손실탄젠트=0.002) 유전체를 이용하였고, 다음으로 perturbation 효과를 적용시킨 방사소자를 유전체 표면에 폴디드 구조로 구현하였다. 이렇게 GPS $L_1$대역에서 설계된 안테나의 방사소자 크기는 $20.3mm{\times}19.93mm$를 가지며, 기본 반파장 마이크로스트립 패치 원편파 안테나보다 94.2% 소형화 특성을 얻었다. 또한 -10 dB 대역폭의 경우 32.3 MHz(2.05%), 3 dB 축비 대역폭의 경우 6.7 MHz(0.43%)로 측정되었다. 방사패턴 측정 결과 최대이득은 x축 편파에서 0.56 dBi, y축 편파에서 1.23 dBi을 얻었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제26권11B호
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• pp.1612-1619
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• 2001

본 논문에서는 ISM 대역의 전력 증폭기와 안테나를 직접 결합함으로써 회로 크기와 삽입손실을 최소화하고 고조파 동조를 용이하게 하기 위하여 접힌 다이폴 능동 집적 안테나(Folded Dipole Active Integrated Antenna)를 설계하고 그 성능을 실험, 분석하였다. 전력 증폭기의 시뮬레이션 정확성을 높이기 위하여 비선형 모델을 사용하였으며, Load pull 방식을 적용하여 최대 전력점을 구한 후 임피던스를 정합하였다. 실험 결과 구동증폭기를 포할한 전체 전력첨가효율(PAE)은 31.5%로 계산되었고, 송신 전력은 13.7dBm의 출력을 확인할 수 있었다. 그리고 2.44 GHz 대역용으로 제안한 안테나는 기존 다이폴 안테나보다 크기가 작으며, 안테나 이득을 포함한 전체 이득은 23.7 dB를 얻을 수 있었고, 기본파 대비 제 2 고조파 억압은 30dBc 이상의 양호한 특성을 나타내었다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제26권9호
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• pp.769-776
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• 2015

본 논문에서는 메탈 커버를 방사소자의 일환으로 적용한 광대역 MIMO 안테나를 설계하고, 이를 PCB 기판에 구현한다. 제안 안테나는 모노폴 안테나와 모노폴로부터 커플링 급전을 받는 IFA 및 메탈 커버 방사체로 구성된다. 따라서 모노폴 안테나와 IFA 및 메탈 커버가 동시에 동작하는 하이브리드 안테나가 된다. 제안 안테나는 LTE class 13/ LTE class 14/ CDMA/ GSM900/ DCS/ PCS/ W-CDMA/ LTE class 40/WiFi 대역에서 VSWR 3:1 이하의 조건을 만족하였다. 상하 대각선 급전 MIMO 안테나의 최대 포락선 상관계수는 0.186이다. 방사 측정 결과, 전 대역에서 -5.14~-1.28 dBi의 평균 이득과 30.87~74.48 %의 효율을 얻었다.

• 항공우주기술
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• 제6권2호
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• pp.52-59
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• 2007

통신위성 (RF 탑재체 위성)은 고효율 및 고이득 반사경 안테나를 포함하는 통신 탑재체 시스템과 버스 시스템으로 구성되어 있어, 이들 시스템에 대한 RF 특성 검증시험은 발사 전에 이루어져야 한다. 일반적으로 통신위성용 안테나의 복사패턴은 원거리 조건을 충분히 만족할 수 있는 테스트 레인지에서 측정된다. 통신위성용 안테나의 복사패턴을 정밀하게 측정하기 위한 테스트 레인지는 급전점과 관측점 사이의 거리가 수십에서 수천 킬로미터까지 필요하다. 급전점과 관측점 사이의 거리가 먼경우, 외부의 복잡한 RF (radio frequency) 환경에 노출되어 정밀한 측정이 어렵게 되고, 기후의 변화에 따른 측정의 제약을 갖게 된다. 이러한 문제점을 고려하여 외부환경으로부터 영향을 받지 않는 안테나 테스트 레인지가 요구된다. 본 논문에서는 현재 진행되고 있는 통신해양기상위성을 비롯하여 앞으로 개발하게 될 통신위성 시스템의 탑재 안테나 및 RF 성능시험을 수행하기 위한 안테나 테스트 레인지의 구성과 레인지 오차 및 평면파의 생성원리를 고찰하구 정밀측정에 부합되는 전파무향실의 설계와 이에 따른 성능 파라미터를 제시하고자 한다.

• 한국항행학회논문지
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• 제21권5호
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• pp.466-471
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• 2017

SOTM(satellite communication on the move)는 이동 중 위성통신을 하기 위한 장치이다. 차량이나 무인항공기 외부에 장착하는 물체의 크기 및 중량 제한으로 SOTM 용 안테나의 소형화가 필요하며, 이를 위하여 마이크로스트립, 도파관, 어레이 안테나 등 다양한 형태의 안테나에 대한 연구가 진행되고 있다. 이러한 안테나들은 구조적으로 편파 조정이 어렵다는 문제점이 있어 본 논문에서는 파라볼라 안테나 형태를 사용하여 연구를 진행하였으며, 안테나의 소형화를 위하여 일반적인 원형 형태의 파라볼라 안테나의 반사면을 상하로 잘라 크기 및 높이를 감소시켰다. 그로 인하여 입사된 전자파를 받아들일 수 있는 반사면의 면적이 줄어들어 이득의 저하 및 Spill-over로 인한 G/T지수의 감소로 수신안테나의 성능이 저하하게 되며, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 논문에서는 부 반사면의 형태를 변형하여 안테나의 면적대비 효율 및 이득을 향상시킬 수 있는 형태로 설계하였다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제15권4호
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• pp.383-397
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• 2013

In this paper, the sensitivity of massive antenna arrays and digital beamforming to radio frequency (RF) chain in-phase quadrature-phase (I/Q) imbalance is studied and analyzed. The analysis shows that massive antenna arrays are increasingly sensitive to such RF chain imperfections, corrupting heavily the radiation pattern and beamforming capabilities. Motivated by this, novel RF-aware digital beamforming methods are then developed for automatically suppressing the unwanted effects of the RF I/Q imbalance without separate calibration loops in all individual receiver branches. More specifically, the paper covers closed-form analysis for signal processing properties as well as the associated radiation and beamforming properties of massive antenna arrays under both systematic and random RF I/Q imbalances. All analysis and derivations in this paper assume ideal signals to be circular. The well-known minimum variance distortionless response (MVDR) beamformer and a widely-linear (WL) extension of it, called WL-MVDR, are analyzed in detail from the RF imperfection perspective, in terms of interference attenuation and beamsteering. The optimum RF-aware WL-MVDR beamforming solution is formulated and shown to efficiently suppress the RF imperfections. Based on the obtained results, the developed solutions and in particular the RF-aware WL-MVDR method can provide efficient beamsteering and interference suppressing characteristics, despite of the imperfections in the RF circuits. This is seen critical especially in the massive antenna array context where the cost-efficiency of individual RF chains is emphasized.

• 한국전자파학회논문지
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• 제27권4호
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• pp.350-357
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• 2016

본 논문에서는 5.8 GHz에서 동작하는 기생패치를 이용한 소형 메타구조 기반의 뮤-제로 영차공진 안테나를 제안한다. 제안된 안테나는 뮤-네거티브(MNG: Mu-negative) 전송선로의 직렬 인덕턴스와 커패시턴스를 사용하는 뮤-제로 영차공진 안테나이며, 간단한 구조의 기생패치를 추가함으로써 직렬 커패시턴스를 증가시켜 소형화 하였다. 추가된 기생패치는 기존의 직렬 커패시턴스에 추가적인 병렬로 커패시턴스를 만들어 공진 주파수를 결정하는 직렬 커패시턴스를 등가적으로 증가시킨다. 기생패치는 HFSS를 이용한 모의실험을 통하여 최적화되었다. 제안된 안테나는 0.59의 kr값을 가지며, 기존 뮤-제로 영차공진 안테나 크기 대비 24 % 소형화 되었으며, 92 %의 효율과 6.57 dBi의 이득을 보였다. 최종 설계된 안테나는 제작 및 측정되었으며, 측정 결과는 모의실험 결과와 잘 일치함을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권5호
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• pp.3107-3113
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• 2014

본 논문은 양자역학 관점으로 본 다이폴 안테나의 정량적 분석과 그것의 특성에 관한 논문이다. 분석 방법으로 현존하는 안테나 전파 방정식에 이용되는 맥스웰 방정식을 사용한다. 이는 안테나의 길이와 주파수에 관한 함수로, 방사저항, 입력 리액턴스, 안테나 효율을 포함한다. 본 논문의 주요 관심사는 슈뢰딩거 방정식이다. 또한 본 논문은 맥스웰과 슈뢰딩거 방정식을 결합하여 다이폴 안테나의 전계와 자계를 해석한다. 현존하는 맥스웰 방정식과 슈뢰딩거 방정식을 비교함으로써, 단일 맥스웰 방정식을 썼을 때 보다 양자-전기 이동의 정확성이 향상됨을 보인다.